[화공단위조작실험 A+] 충전층 흐름의 압력 강하

소개

화공단위조작실험 레포트입니다.
A+ 받은 레포트입니다. 참고해서 작성하시고 좋은 점수 얻길 바랍니다 ^^

목차

1. title
2. date
3. apparatus & reagents
4. result
5. disussion
6. reference

본문내용

(1)고정층과 유동층
고체 입자층에서 액체나 기체가 아주 저속으로 통과한다면 입자들은 움직이지 않는다. 입자가 움직이지 않는 상태일 때를 고정층이라고 한다. 이때 유속을 조금씩 증가시키면 압력 강하와 개별 입자에 대한 항력이 증가하여 입자가 움직이기 시작하고 유체 중에 현탁된다. 현탁물은 밀도가 큰 유체와 거동이 마찬가지이므로 완전 현탁 입자의 상태를 기술할 때는 유동화(fluidization) 및 유동층(fluidized bed)라는 말을 사용한다. 층이 들뜨면 표면은 수평을 유지하고 큰 물체는 현탁물에 대한 상대적인 밀도에 따라 부상하거나 침하하게 된다. 유동화된 고체는 액체와 마찬가지로 관이나 밸브를 통해 층에서 배출할 수 있으며, 이러한 유동성은 고체의 취급에서 유동화를 이용하는 기본적인 장점으로 작용한다. [3]
(2)충전층에서의 압력 강하
충전층은 화학공정에서 기체흡수탑, 증류, 반응기, 여과기 등에 사용된다. 또한 공정설계 및 운전조건의 최적화를 위해 충전층을 지나는 유체 흐름의 유속과 충전층에 작용하는 압력 강하의 관계가 필요하다.

<중 략>

이번 실험은 충전층을 지나는 유체 흐름의 유속과 압력차의 관계를 구하고 초기 유동화 속도를 실험적으로 측정하는 목적으로 진행하였다. 먼저 충전물의 공극률을 구하기 위해 50ml graduated cylinder에 19.5ml 부근까지 충전물인 3mm glass bead를 채우고 피펫을 사용하여 19.5ml까지 조금씩 물을 넣어주었다. 이때 총 들어간 물의 양은 공극 부피이며, 전체 부피인 19.5ml로 나누어 공극률을 구하였다. 이때의 공극부피는 8.4ml였으며, 따라서 공극률은 0.4308이었다. 공극률을 측정한 후 실험 장치를 조립한다. 충전재를 충전층에 넣고 glass column에 넣은 후 장치를 설치한다. 유리관에 rubber ring을 끼우고 뚜껑을 덮은 후 joint를 사용하여 고정한다. 유리관에 rubber tube를 설치한다.

참고자료

· 표준일반화학실험 제7판, 대한화학회, 천문각, p.326, 물의 밀도
· McCabe의 단위조작, McCabe 외 2인저, 이화영 외 2인역, 7판, 맥그로힐, p. 928-930, 물의 점도
· McCabe의 단위조작, McCabe 외 2인저, 이화영 외 2인역, 7판, 맥그로힐, p. 139-142, p.150-154
· https://en.wikipedia.org/wiki/Fluidized_bed / 유동층
· https://en.wikipedia.org/wiki/Fluidization / 유동화 응용
· 이분산 구형 입자로 구성된 충전층을 흐르는 점성 유체 흐름의 투과도, 손현진 외 1명, Korean Chem. Eng. Res, Vol. 50, No. 1, February, 2012, pp. 66~71
· 점성유체 액/고 순환유동층에서 입자의 순환속도, 홍성규 외 4명, Korean Chem. Eng. Res, Vl. 54, No. 5, pp. 706-711 (2016)
· McCabe의 단위조작, McCabe 외 2인저, 이화영 외 2인역, 7판, 맥그로힐, p. 158